機(jī)械制造基礎(chǔ)課件 項(xiàng)目二 毛坯成型

項(xiàng)目二毛坯成型【項(xiàng)目概述】

圖2-1所示為某臥式柴油機(jī)箱體零件圖和傳動(dòng)曲軸圖，生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，柴油機(jī)箱體材料為鎂鋁合金，傳動(dòng)曲軸材料QT700－2球墨鑄鐵，請(qǐng)為此柴油機(jī)箱體和傳動(dòng)曲軸零件選擇合適的毛坯種類(lèi)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】

1：能力目標(biāo)：通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握機(jī)械零件毛坯選用的基本原則和方法，能夠針對(duì)不同條件下各種零件選用合適的毛坯形式和生產(chǎn)方法。

2：知識(shí)目標(biāo)：了解機(jī)械零件常用毛坯種類(lèi)及成型方式;掌握不同種類(lèi)毛坯的機(jī)械性及適用對(duì)象；掌握毛坯選用的基本原則和方法。理解鑄造、鍛造、焊接成型基本原理和工藝過(guò)程。任務(wù)一鑄造成型2.1概述鑄造是指熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入型腔，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的方法。。鑄造生產(chǎn)具有以下特點(diǎn)：（1）適用范圍較廣（2）原材料來(lái)源廣泛

(3）鑄件的形狀與零件的尺寸接近，可節(jié)省金屬的消耗，減少切削加工工作量。（4）鑄造工序繁多，工藝過(guò)程難以控制，質(zhì)量不穩(wěn)定

金屬零件的制造過(guò)程一般包括毛坯成形和對(duì)毛坯的切削加工，有時(shí)需要進(jìn)行熱處理以獲得所希望的性能。

金屬成形方法主要指獲得毛坯的生產(chǎn)加工方法。工業(yè)上應(yīng)用的金屬成形方法（即毛坯生產(chǎn)方法）主要有：鑄造，壓力加工，焊接，粉末冶金等（見(jiàn)后圖）。

何為鑄造？

鑄造是生產(chǎn)金屬零件毛坯的主要工藝方法之一，與其它工藝方法相比，它具有成本低，工藝靈活性大，適合生產(chǎn)不同材料、形狀和重量的鑄件，并適合于批量生產(chǎn)。

何為鑄造？

熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法，稱(chēng)為鑄造。

（GB/T5611-1998鑄造術(shù)語(yǔ)）

鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。鑄造是現(xiàn)代裝置制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。金屬液態(tài)成型

定義：所謂金屬液態(tài)成型，即鑄造，casting，是將液態(tài)金屬在重力場(chǎng)或借助外力充填到型腔中，使其凝固冷卻而獲得所需形狀和尺寸的毛坯或零件的工藝。

注意2個(gè)過(guò)程：（1）充填型腔（2）凝固冷卻

鑄造是指將室溫中為液態(tài)但不久后將固化的物質(zhì)倒入特定形狀的鑄型待其凝固成形的加工方式。被鑄物質(zhì)多為原為固態(tài)但加熱至液態(tài)的金屬（例：銅、鐵、鋁、錫、鉛、金、銀等），而鑄型的材料可以是沙、金屬甚至陶瓷。因應(yīng)不同要求，使用的方法也會(huì)有所不同。鑄造是人類(lèi)掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國(guó)約在公元前1700～前1000年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。鑄造“鑄造”俗稱(chēng)“翻砂”的由來(lái)“砂型鑄造”時(shí)先將下半型放在平板上，放砂箱填型砂緊實(shí)刮平，下型造完，將造好的砂型翻轉(zhuǎn)180度，放上半型，撒分型劑，放上砂箱，填型砂并緊實(shí)、刮平，將上砂箱翻轉(zhuǎn)180度，分別取出上、下半型，再將上型翻轉(zhuǎn)180度和下型合好，砂型造完，等待澆注。這套工藝俗稱(chēng)--“翻砂”。清銅螃蟹形筆架山

鑄造工藝基礎(chǔ)

一個(gè)合格的鑄件，應(yīng)該是輪廓清晰、形狀尺寸準(zhǔn)確、沒(méi)有允許的缺陷和能滿(mǎn)足使用要求等。為此，除鑄型制備要合乎要求外，還必須使成分合乎要求的液態(tài)合金充型良好，控制其冷凝過(guò)程，以確保鑄件質(zhì)量。鑄件的質(zhì)量主要受鑄件的凝固過(guò)程、合金鑄造性能的影響。

鑄件的凝固過(guò)程1.鑄造合金的結(jié)晶鑄造合金從液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)晶體的過(guò)程稱(chēng)為結(jié)晶。鑄造合金在鑄型中冷卻結(jié)晶成為鑄件的過(guò)程稱(chēng)為鑄件凝固。2.鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式，通常是根據(jù)鑄件凝固過(guò)程中的凝固區(qū)域?qū)挾葎澐值?，有逐層凝固、體積凝固和中間凝固等三種形式。合金的鑄造性能合金的鑄造性能是指合金在鑄造過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的各種性質(zhì)的總和。例如，合金的流動(dòng)性、收縮性、偏析傾向和吸氣性等。1.合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性指液態(tài)合金填充鑄型的能力，它對(duì)鑄件質(zhì)量有很大的影響影響流動(dòng)性的因素（1）化學(xué)成分（2）澆注溫度（3）鑄型工藝及鑄件結(jié)構(gòu)2.合金的收縮性合金在凝固和冷卻過(guò)程中，體積和尺寸減小的特性稱(chēng)為收縮性。影響收縮的因素是其化學(xué)成分、澆注溫度、鑄型工藝及鑄件結(jié)構(gòu)。3.偏析和吸氣性（1）偏析凝固過(guò)程中，鑄件中化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱(chēng)偏析，有晶內(nèi)偏析和比重偏析兩種。（2）吸氣性合金在熔煉和澆注時(shí)吸收氣體的性能稱(chēng)為合金吸氣性。任務(wù)一鑄造成型一砂型鑄造砂型鑄造就是將熔化的金屬澆入到砂型型腔中，經(jīng)冷卻、凝固后，獲得鑄件的方法。砂型鑄造的工藝過(guò)程工藝準(zhǔn)備造型落砂合箱澆注造芯清理檢驗(yàn)熔煉金屬配砂、制模

1砂型鑄造生產(chǎn)過(guò)程

繪制零件鑄造工藝圖——制造模樣和芯盒——造型和造芯——下芯、合箱——澆注——落砂——清理——質(zhì)量檢驗(yàn)——獲得合格鑄件。

基本術(shù)語(yǔ)

鑄型：用型砂、金屬或其他耐火材料制成；包括形成鑄件形狀的空腔、型芯和澆冒系統(tǒng)的組合整體。型腔：鑄型中造型材料所包圍的空腔部分。鑄件：用鑄造方法制成的金屬件，一般作毛坯用。分型面：鑄型組元間的接合面。分模面：模樣組元間的接合面。模樣：由木材、金屬或其他材料制成，用來(lái)形成鑄型型腔的工藝裝備。零件：鑄件經(jīng)切削加工制成的金屬件。砂芯：為獲得鑄件的內(nèi)孔或局部外形，用芯砂或其他材料制成的，安放在型腔內(nèi)部的鑄型組元。芯盒：制造砂芯或其他耐火材料所用的裝備。2、造型方法

造型是砂型鑄造的重要工序，大體分手工和機(jī)器造型兩大類(lèi)。手工造型主要用于單件或小批量鑄件的生產(chǎn)，而機(jī)器造型則主要用于大批量的鑄件制造。

手工造型

1）整模造型整模造型

2）分模造型3）挖砂造型挖砂造型4）活塊造型活塊造型5）假箱造型假箱造型6）刮板造型刮板造型7）三箱造型三箱造型砂型鑄造

．機(jī)器造型

機(jī)器造型是將手工造型中的緊砂和起模工步實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化的方法。優(yōu)點(diǎn)：與手工造型相比，不僅提高了生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件而且提高了鑄件精度和表面質(zhì)量。缺點(diǎn)：機(jī)器造型所用的造型設(shè)備和工藝裝備的費(fèi)用高、生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，只適用于中、小鑄件成批或大量的生產(chǎn)。各觸頭能隨著模樣各部分的高低壓入不同的深度，使砂型的緊實(shí)度大體均勻機(jī)器造型的特點(diǎn)采用模板的兩箱造型。所謂模板就是將模型、澆注系統(tǒng)沿分型面與底板聯(lián)結(jié)成一體的專(zhuān)用工裝，一般采用金屬材料制造。有單面模板和雙面模板之分。不能采用三箱造型和活塊造型。

澆注位置與分型面選擇

澆注位置---澆注時(shí),鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置.分型面---兩半個(gè)鑄型相互接觸的表面一、澆注位置選擇原則；上中中下車(chē)床床身澆注位置1、重要加工面應(yīng)朝下或呈直立狀態(tài)因鑄件上表面的氣孔、夾渣比下部多，組織也不如下面致密，如果難以作到朝下，則應(yīng)盡力使其位于側(cè)面，當(dāng)鑄件的加工面有數(shù)個(gè)時(shí)，應(yīng)使較大的面朝下。a)不合理b)合理起重機(jī)卷筒的澆注位置分析上下上下2.鑄件的大平面應(yīng)放在下部。

3.鑄件的薄壁部分應(yīng)放在鑄件下部或放在內(nèi)澆口以下。為防止鑄件上大面積薄壁部分產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷，這對(duì)于流動(dòng)性差的合金尤其重要下上上下a)不正確b)正確

曲軸箱的澆注位置a)不利于補(bǔ)縮b)有利于補(bǔ)縮收縮大的鑄鋼件澆注位置選擇4.易于產(chǎn)生縮孔、縮松的鑄件，應(yīng)把厚大部位放在上面或側(cè)面，以便于在鑄件厚處直接安放冒口，使之自上而下地定向凝固，進(jìn)行補(bǔ)縮，防止縮孔。卷?yè)P(yáng)筒厚端放分型面上部是合理的,若厚端放下面,難以補(bǔ)縮。另：圓周面質(zhì)量要求高，若采用臥鑄，則圓周的上表面質(zhì)量難以保證；反之若采用立鑄，由于全部圓周表面均處于側(cè)立位置，其質(zhì)量均勻一致，較易獲得合格鑄件。

起重機(jī)卷?yè)P(yáng)筒的合理澆注位置5、盡量減少型芯的數(shù)目,同時(shí)有利于砂芯的定位、穩(wěn)固、排氣、檢驗(yàn)方便，較大的砂芯應(yīng)盡量使芯頭朝下,盡量避免砂芯吊在上箱或懸壁.

分型面的選擇1、盡量使鑄件全部或大部置于同一半型內(nèi)，或者使加工面和加工基準(zhǔn)面放在同一半型中，這樣有利于保證鑄件精度（如防止錯(cuò)箱影響精度）。汽車(chē)后輪轂的分型方案(a)一個(gè)分型面(機(jī)器造型)b)二個(gè)分型面(手工造型)2.應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目.

為簡(jiǎn)化操作過(guò)程,保證鑄件尺寸精度，應(yīng)盡量減少分型面數(shù)目,減少活塊的數(shù)目,特別是機(jī)器造型流水線生產(chǎn),通常只允許有一個(gè)分型面,而且盡量不用活塊,常用砂芯代替活塊.3、分型面應(yīng)盡量采用平直面，簡(jiǎn)化造型工藝起重臂的分型面a)曲面分型面b)平面分型面5、分型面選擇應(yīng)盡量減少型芯數(shù)目.易于機(jī)械加工的小孔、內(nèi)腔，盡量不用型芯。內(nèi)腔簡(jiǎn)單的鑄件，盡量采用“自帶砂型”。下上用砂胎減少砂芯數(shù)目的實(shí)驗(yàn)4、分型面的確定應(yīng)便于下芯、合箱及檢查型腔尺寸。工藝參數(shù)確定機(jī)械加工余量、起模斜度、收縮率、最小鑄出孔、鑄造圓角等一、機(jī)械加工余量定義:在鑄件的加工面上預(yù)先留出的準(zhǔn)備在機(jī)械加工時(shí)切去的金屬層厚度。影響因素:1.合金種類(lèi):灰口鑄鐵:表面平整,加工余量少.

鑄鋼:表面粗糙,加工余量大.

有色金屬:表面光潔,材料昂貴，加工余量小.2.造型方法:大批量生產(chǎn),機(jī)器造型,加工余量少.

小批量生產(chǎn),手工造型,加工余量大.3.鑄件尺寸:

尺寸大,誤差越大,加工余量大.二.起模斜度定義：為使模樣易從鑄型中取出,凡垂直于分型面的立壁,在制模時(shí)必須留出一定的傾斜度,該斜度為起模斜度.如果零件本身有結(jié)構(gòu)斜度，則起模斜度可省去。影響因素:

1.立壁高度:立壁愈高,斜度愈小

2.造型方法:機(jī)器造型比手工造型斜度小

3.模樣材料:木模比金屬模斜度大

(一般取15’-3,但內(nèi)壁斜度要比外壁大，內(nèi)外壁有差別（內(nèi)壁3-10

）

。三.收縮率：定義:鑄件冷卻后由于線收縮而比模樣尺寸小,為保證鑄件應(yīng)有的尺寸,制造模樣時(shí)必須使模樣的尺寸比鑄件加大.影響因素:1合金種類(lèi):

灰鐵,0.7—1.0%

鑄鋼,1.3—2.0%

錫青銅,1.2—1.4%2鑄件形狀及尺寸:收縮是非自由的,所以受鑄件形狀、尺寸的影響.四.最小鑄出孔確定原則:(經(jīng)濟(jì)性原則)

1、大孔和槽應(yīng)鑄出,較小孔和槽不鑄出.孔:加上加工余量的孔徑<25mm,不鑄出.

槽、臺(tái)階、胖肚圓:h<10mm,b<20mm不鑄出.2、零件圖上不加工孔和槽無(wú)論大小均鑄

.h<10mm,b<20mm不鑄出.五.鑄造圓角為減少應(yīng)力集中和造型時(shí)不塌箱,以及減少金屬液流動(dòng)時(shí)的阻力,鑄件的連接壁處應(yīng)做成圓角.

一般中小件圓角半徑在4~12mm內(nèi)選取,相聯(lián)兩壁的平均厚度大時(shí)取上限,小時(shí)取下限.六、鑄造尺寸精度

一級(jí)精度適用于熔模鑄造和其它工藝方法鑄造成的精密鑄件.

二級(jí)精度用于金屬模、塑料模的機(jī)器造型.

三級(jí)精度一般用于手工造型（手工造型誤差大）七.型芯的設(shè)計(jì)(包括型芯的分塊和芯頭的設(shè)計(jì))1.型芯的分塊(選定形狀和數(shù)目)1）應(yīng)使型芯有足夠的強(qiáng)度、定位準(zhǔn)確，安放牢固，排氣方便。2）應(yīng)使型芯有大的填砂面和烘干面，便于造芯和烘干。上下（3）易于機(jī)械加工的小孔、內(nèi)腔，盡量不用型芯。內(nèi)腔簡(jiǎn)單的鑄件，盡量采用“自帶砂型”。用砂胎減少砂芯數(shù)目的實(shí)驗(yàn)2.芯頭設(shè)計(jì):

芯頭是指鑄件以外不與金屬液接觸的型芯部分。芯頭的作用是定位、固定、排氣、和使清砂方便.型芯頭的形狀和尺寸對(duì)于型芯的裝配工藝性和穩(wěn)定性有很大影響.(1)垂直芯頭---上芯頭斜度大,高度小些,便于合箱,下芯頭斜度小,高度大些,穩(wěn)定.若垂直型芯粗,短,上芯頭可省略.(2)水平芯頭---芯頭較長(zhǎng),芯頭也有斜度,便于下芯合箱,懸壁型芯頭必須長(zhǎng)而大,以支持型芯,防下垂,或被金屬液抬起.3.澆注系統(tǒng)將液態(tài)金屬澆入鑄型的過(guò)程稱(chēng)為澆注，為填充型腔而開(kāi)設(shè)于鑄型中的一系列通道稱(chēng)為澆注系統(tǒng)。通常澆注系統(tǒng)由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組成2.2.2特種鑄造砂型鑄造因其適用性廣，成本低，在生產(chǎn)中應(yīng)用普遍。但存在鑄件的尺寸精度低、表面粗糙、鑄造缺陷多，砂型僅能使用一次、工藝過(guò)程繁瑣以及勞動(dòng)條件差等缺點(diǎn)，使砂型鑄造遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足高質(zhì)量鑄件和大規(guī)模生產(chǎn)的要求。特種鑄造就是從不同方面彌補(bǔ)砂型鑄造不足而出現(xiàn)的。常用的有金屬型鑄造、熔模鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、擠壓鑄造等。1.金屬型鑄造金屬型鑄造是將液體金屬注入金屬鑄型中，借金屬液的重力使其充型而獲得鑄件的成形方法。金屬型常用灰口鑄鐵或鑄鋼制成，型芯可用砂芯或金屬芯，砂芯常用于高熔點(diǎn)合金鑄件；金屬芯常用于有色金屬鑄件。金屬型鑄造金屬型鑄造有如下特點(diǎn)：（1）金屬型可以多次使用，并且由于一型多鑄，充分利用造型面積，使單位面積鑄件產(chǎn)量提高，成本降低。（2）金屬傳熱快，鑄件冷速大，鑄件晶粒細(xì)，機(jī)械性能高。（3）金屬型的設(shè)計(jì)、制造和使用維修要求高。

2.熔模鑄造熔模鑄造是用易熔材料（如石蠟）制成模樣，然后在表面涂覆多層耐火材料，待硬化干燥后，將蠟?zāi)Ｈ廴?，而獲得具有與蠟?zāi)Ｐ螤钕鄳?yīng)空腔的型殼，再經(jīng)焙燒后進(jìn)行澆鑄而獲得鑄件的一種方法。圖2－15熔模鑄造工藝過(guò)程示意圖熔模鑄造3.壓力鑄造壓力鑄造簡(jiǎn)稱(chēng)壓鑄，是將液態(tài)或半固態(tài)金屬澆入壓鑄機(jī)的壓室中，金屬液在運(yùn)動(dòng)的壓射沖頭的作用下，以極快的速度充填型腔，并在壓力的作用下結(jié)晶凝固而獲得鑄件的一種鑄造方法。壓力鑄造4.低壓鑄造低壓鑄造是介于重力鑄造與壓力鑄造之間的一種鑄造方法，如圖2－17所示。鑄型可用金屬型或砂型。

5.離心鑄造將液體合金澆入高速旋轉(zhuǎn)著的鑄型，使金屬在離心力作用下結(jié)晶而獲得鑄件的方法稱(chēng)為離心鑄造低壓鑄造工藝流程開(kāi)模保溫爐工藝流程保溫爐內(nèi)壓力增加0,2–0,5bar合模工藝流程開(kāi)模保溫爐壓力下降頂出鑄件工藝流程ü鑄件取出（a）立式離心鑄造；（b）臥式離心鑄造圖2－18離心鑄造示意圖離心鑄造分模造型6.擠壓鑄造擠壓鑄造是對(duì)定量澆入鑄型中的液態(tài)金屬施加較大的機(jī)械壓力，使其成形、結(jié)晶凝固而獲得鑄件的一種鑄造方法。圖2－19擠壓鑄造工藝過(guò)程示意圖鑄造過(guò)程中常見(jiàn)的幾種缺陷

1.氣孔與針孔2.夾渣鑄件內(nèi)部或表面有外來(lái)的非金屬夾雜物稱(chēng)為夾渣3.冷隔鑄件上有未完全融合的縫隙，其交接邊緣是圓滑的這種縫隙成為冷隔。4.縮孔與縮松5.熱裂6.冷裂7.粘砂8.沖砂、掉砂和砂眼9.夾砂結(jié)疤鑄造工藝設(shè)計(jì)與鑄件結(jié)構(gòu)工藝性1鑄造工藝設(shè)計(jì)通常把鑄件的生產(chǎn)過(guò)程稱(chēng)為鑄造生產(chǎn)工藝過(guò)程。對(duì)某一個(gè)鑄件，編制出其鑄造生產(chǎn)工藝過(guò)程的技術(shù)文件就是鑄造工藝設(shè)計(jì)1.工藝設(shè)計(jì)的依據(jù)2.工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容（1）鑄造工藝圖的繪制（2）鑄造工藝卡（3）鑄件圖（4）鑄型裝配圖3.工藝設(shè)計(jì)的程序鑄造工藝設(shè)計(jì)的程序一般是：對(duì)零件圖樣進(jìn)行審查和工藝性分析；選擇合適的造型方法；確定鑄造工藝方案；繪制鑄造工藝圖；填寫(xiě)鑄造工藝卡；如有必要，還要繪制鑄型裝配圖和繪制各種鑄造工藝裝配圖樣。鑄件結(jié)構(gòu)工藝性鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性是指鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)符合鑄造生產(chǎn)的要求，易于保證鑄件的質(zhì)量，簡(jiǎn)化鑄造工藝過(guò)程和降低成本。1.避免缺陷方面對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求2.簡(jiǎn)化鑄造工藝方面改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)任務(wù)二鍛造加工成型金屬塑性成形金屬塑性成形在外力作用下金屬材料通過(guò)塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的零件或毛坯的加工方法稱(chēng)為金屬塑性成形，金屬塑性成形在工業(yè)生產(chǎn)中稱(chēng)為壓力加工，通常分為：自由鍛、模鍛、板料沖壓、擠壓、拉拔、軋制等。

a）自由鍛

b）模鍛

c）板料沖壓

d）擠壓

e）軋制

f）拉拔圖3-1常用的壓力加工方法一、壓力加工的特點(diǎn)（1）改善金屬的組織、提高力學(xué)性能（2）材料的利用率高（3）較高的生產(chǎn)率（4）毛坯或零件的精度較高（5）不能加工脆性材料（如鑄鐵）和形狀特別復(fù)雜（特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜）或體積特別大的零件或毛坯二金屬塑性變形概念1塑性成形性能：用來(lái)衡量壓力加工工藝性好壞的主要工藝性能指標(biāo)，稱(chēng)為金屬的塑性成形性能。

2金屬塑性變形時(shí)遵循的基本規(guī)律主要有最小阻力定律、加工硬化和體積不變規(guī)律等。

圖2-21

硬化曲線三

影響金屬塑性變形因素

（1）化學(xué)成分純金屬的塑性成形性較合金的好，鋼的含碳量對(duì)鋼的塑性成形性影響很大，對(duì)于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.15%的低碳鋼，主要以鐵素體為主（含珠光體量很少），其塑性較好。隨著碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鋼中的珠光體量也逐漸增多，甚至出現(xiàn)硬而脆的網(wǎng)狀滲碳體，使鋼的塑性下降，塑性成形性也越來(lái)越差。合金元素會(huì)形成合金碳化物，形成硬化相，使鋼的塑性變形抗力增大，塑性下降，通常合金元素含量越高，鋼的塑性成形性能也越差。雜質(zhì)元素磷會(huì)使鋼出現(xiàn)冷脆性，硫會(huì)使鋼出現(xiàn)熱脆性，降低鋼的塑性成形性能

（2）金屬組織純金屬和單相固溶體的合金塑性成形性能較好；鋼中有碳化物和多相組織時(shí)，塑性成形性能變差；具有均勻細(xì)小等軸晶粒的金屬，其塑性成形性能比晶粒粗大的柱狀晶粒好；網(wǎng)狀二次滲碳體鋼的塑性將大大下降（3）變形溫度溫度升高，塑性提高，塑性成形性能得到改善。變形溫度升高到再結(jié)晶溫度以上時(shí)，加工硬化不斷被再結(jié)晶軟化消除，金屬的塑性成形性能進(jìn)一步提高。（4）變形速度變形速度是指單位時(shí)間內(nèi)變形程度的大小。變形速度的增大，金屬在冷變形時(shí)的冷變形強(qiáng)化趨于嚴(yán)重；當(dāng)變形速度很大時(shí)，熱能來(lái)不及散發(fā)，會(huì)使變形金屬的溫度升高，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“熱效應(yīng)”，它有利于金屬的塑性提高，變形抗力下降，塑性變形能力變好。四塑性變形分類(lèi)通常將塑性變形分為：冷變形和熱變形。

冷變形：是指再結(jié)晶溫度以下的塑性變形。冷變形有加工硬化現(xiàn)象產(chǎn)生，但工件表面質(zhì)量好。

熱變形：是指再結(jié)晶溫度以上的塑性變形。熱變形時(shí)加工硬化與再結(jié)晶過(guò)程同時(shí)存在，而加工硬化又幾乎同時(shí)被再結(jié)晶消除。由于熱變形是在高溫下進(jìn)行的，金屬在加熱過(guò)程中表面易產(chǎn)生氧化皮，使精度和表面質(zhì)量較低。

五自由鍛1自由鍛的定義、分類(lèi)及特點(diǎn)。（1）自由鍛的定義自由鍛是利用沖擊力或壓力，使金屬在上、下砧鐵之間產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的一種加工方法。（2）自由鍛的分類(lèi)自由鍛分為手工鍛造和機(jī)器鍛造兩種。

（3）自由鍛的特點(diǎn)

采用工具簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短。自由鍛件的質(zhì)量范圍可由不及1000克到200-300噸，對(duì)于大型鍛件，自由鍛是唯一的加工方法，這使得自由鍛在重型機(jī)械制造中具有特別重要的作用鍛件的精度較低，加工余量大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低。自由鍛主要應(yīng)用于單件、小批量生產(chǎn)，修配以及大型鍛件的生產(chǎn)和新產(chǎn)品的試制等

2自由鍛工序（1）基本工序使金屬坯料產(chǎn)生一定程度的塑性變形，以得到所需形狀、尺寸或改善材質(zhì)性能的工藝過(guò)程。它是鍛件成形過(guò)程中必需的變形工序，如鐓粗、拔長(zhǎng)、彎曲、沖孔、切割、扭轉(zhuǎn)和錯(cuò)移等。實(shí)際生產(chǎn)中最常用的是鐓粗、拔長(zhǎng)和沖孔三個(gè)工序。

鐓粗

沿工件軸向進(jìn)行鍛打，使其長(zhǎng)度減小，橫截面積增大的操作過(guò)程。常用來(lái)鍛造齒輪坯、凸緣、圓盤(pán)等零件，也可用來(lái)作為鍛造環(huán)、套筒等空心鍛件沖孔前的預(yù)備工序。全鐓粗

b）局部鐓粗圖2-22鐓粗表2-1自由鍛基本工序拔長(zhǎng)

拔長(zhǎng)是沿垂直于工件的軸向進(jìn)行鍛打，以使其截面積減小，而長(zhǎng)度增加的操作過(guò)程，如圖3-4所示。

圖2-23拔長(zhǎng)

圖2-24使用V型砧鐵拔長(zhǎng)圓坯料動(dòng)畫(huà)演示沖孔

利用沖頭在工件上沖出通孔或盲孔的操作過(guò)程。常用于鍛造齒輪、套筒和圓環(huán)等空心鍛件，對(duì)于直徑小于25mm的孔一般不鍛出，而是采用鉆削的方法進(jìn)行加工

圖2-25沖孔輔助工序

為使基本工序操作方便而進(jìn)行的預(yù)變形工序稱(chēng)為輔助工序（壓鉗口、切肩等）。修整工序用以減少鍛件表面缺陷而進(jìn)行的工序（如校正、滾圓、平整等3鍛造設(shè)備

根據(jù)作用在坯料上力的性質(zhì)，自由鍛設(shè)備分為鍛錘和液壓機(jī)兩大類(lèi)4自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性

自由鍛件的設(shè)計(jì)原則是：在滿(mǎn)足使用性能的前提下，鍛件的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，易于鍛造。（1）盡量避免錐體或斜面結(jié)構(gòu)圖2-27

軸類(lèi)鍛件結(jié)構(gòu)a)工藝性差的結(jié)構(gòu)

b)工藝性好的結(jié)構(gòu)（2）避免幾何體的交接處形成空間曲線圖2-28

桿類(lèi)鍛件結(jié)構(gòu)a)工藝性差的結(jié)構(gòu)

b)工藝性好的結(jié)構(gòu)

（3）避免加強(qiáng)肋、凸臺(tái)，工字形、橢圓形或其它非規(guī)則截面及外形

如圖3-15a所示的鍛件結(jié)構(gòu)，難以用自由鍛方法獲得，若采用特殊工具或特殊工藝來(lái)生產(chǎn)，會(huì)降低生產(chǎn)率，增加產(chǎn)品成本

（4）采用組合結(jié)構(gòu)

鍛件的橫截面積有急劇變化或形狀較復(fù)雜時(shí)，可設(shè)計(jì)成由數(shù)個(gè)簡(jiǎn)單件構(gòu)成的組合體六、模鍛

在模鍛設(shè)備上，利用高強(qiáng)度鍛模，使金屬坯料在模膛內(nèi)受壓產(chǎn)生塑性變形，而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的加工方法稱(chēng)為模鍛。在變形過(guò)程中由于模膛對(duì)金屬坯料流動(dòng)的限制，因而鍛造終了時(shí)可獲得與模膛形狀相符的模鍛件。1模鍛的特點(diǎn)與自由鍛相比模鍛具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)生產(chǎn)效率較高。模鍛時(shí)，金屬的變形在模膛內(nèi)進(jìn)行，故能較快獲得所需形狀。(2)能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件，并可使金屬流線分布更為合理，提高零件的使用壽命。(3)模鍛件的尺寸較精確，表面質(zhì)量較好，加工余量較小。(4)節(jié)省金屬材料，減少切削加工工作量。在批量足夠的條件下，能降低零件成本。

(5)模鍛操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。2錘上模鍛的工藝特點(diǎn)

(1）金屬在模膛中是在一定速度下，經(jīng)過(guò)多次連續(xù)錘擊而逐步成形的。(2）錘頭的行程、打擊速度均可調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)輕重緩急不同的打擊，因而可進(jìn)行制坯工作。(3）由于慣性作用，金屬在上模模膛中具有更好的充填效果。(4）錘上模鍛的適應(yīng)性廣，可生產(chǎn)多種類(lèi)型的鍛件，可以單膛模鍛，也可以多膛模鍛。2．錘上模鍛的鍛模結(jié)構(gòu)鍛模結(jié)構(gòu)：如圖3-17所示，錘上模鍛用的鍛模由帶燕尾的上模2和下模4兩部分組成，上下模通過(guò)燕尾和楔鐵分別緊固在錘頭和模墊上，上、下模合在一起在內(nèi)部形成完整的模膛。

3．模鍛模膛的分類(lèi)：制坯模膛和模鍛模膛。1）制坯模膛

2）模鍛模膛終鍛模膛預(yù)鍛模膛4錘上模鍛工藝規(guī)程的制定

錘上模鍛工藝規(guī)程的制定主要包括繪制模鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、確定模鍛工步、選擇鍛造設(shè)備、確定鍛造溫度范圍等任務(wù)三：毛坯焊接加工成型

概述焊接是使相互分離的金屬材料借助于原子間的結(jié)合力連接起來(lái)的工藝方法。用于制造金屬結(jié)構(gòu)和零部件，也作為修復(fù)用。焊接方法很多，根據(jù)實(shí)現(xiàn)焊接的方式不同，可歸納為三大類(lèi)。

（1）熔化焊將焊件待焊處加熱至熔化狀態(tài)，冷凝固后焊接的方法，如手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、氬弧焊、CO2氣體?；『?，以及氧乙炔氣焊、電渣焊、激光焊和電子束焊等。（2）壓力焊對(duì)焊件待焊處加壓或加壓又加熱，最后在壓力下焊接的方法，如電阻焊、摩擦焊、冷壓焊和超聲波焊等。以上兩類(lèi)焊接方法所連接的接頭是不可拆卸的。（3）釬焊將焊件及熔點(diǎn)低于焊件的釬焊料同時(shí)加熱，至焊料熔化，并與相鄰的焊件相互作用，冷凝后實(shí)現(xiàn)連接的方法。釬焊接頭根據(jù)需要，可以將焊料重熔、拆開(kāi)，所以是一種半永久性的連接。一

手工電弧焊手工電弧焊是指用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。在各種電弧焊方法中應(yīng)用最廣泛（一）手工電弧焊的焊接過(guò)程及特點(diǎn)1.手工電弧焊的焊接過(guò)程1—母材；2—焊縫；3—電??；4—焊條；5—焊鉗；6—電焊機(jī)圖2-50手工電弧焊焊接過(guò)程示意圖2.手工電弧焊的特點(diǎn)（1）操作靈活（2）對(duì)接頭的裝配要求較低（3）可焊材料廣（4）生產(chǎn)率高、勞動(dòng)強(qiáng)度大（二）焊接電弧1.焊接電弧的產(chǎn)生焊接電弧是在電極與焊件之間氣體介質(zhì)中產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象（a）電極與工件接觸；（b）拉開(kāi)電極；（c）引燃電弧1—電極；2—工件；3—自由電子；4—正離子；5—陰極斑點(diǎn)；6—弧柱；7—陽(yáng)極斑點(diǎn)圖2-51焊接電弧產(chǎn)生過(guò)程示意圖2.焊接電弧的組成焊接電弧由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成陽(yáng)極區(qū)；2—焊條；3—陰極區(qū)；4—弧柱；5—焊件圖2-52

焊接電弧的組成3.焊接電弧的極性及應(yīng)用焊條和工件與焊接電源的連接方式稱(chēng)為焊接的極性。焊接電弧的不同區(qū)域溫度是不同的，陽(yáng)極區(qū)的溫度要高于陰極區(qū)，采用直流弧機(jī)焊接有正接與反接之分。當(dāng)把焊件接正極、焊條接負(fù)極時(shí)，稱(chēng)為正接法，電弧熱量大部分集中在焊件上使焊件熔化速度加快，保證了足夠的熔深，故多用于焊接較厚的焊件。相反，如果焊件接負(fù)極、焊條接正極時(shí)，稱(chēng)反接法，適合于焊接較薄的焊件或不需要較多熱量的焊件，如非鐵金屬、不銹鋼、鑄鐵。使用交流電源進(jìn)行焊接時(shí)，由于電源極性瞬時(shí)交替變化，焊件與焊條得到的熱量是相等的，不存在正接、反接的問(wèn)題。（三）焊條1.焊條的組成與作用焊條是供手工電弧焊用的熔化電極，由焊芯和藥皮兩部分組成。2.焊條的分類(lèi)、型號(hào)及牌號(hào)3.焊條選用原則3.焊條選用原則（1）等性能原則（2）工作條件（3）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（四）手工電弧焊設(shè)備焊條電弧焊的主要設(shè)備是弧焊機(jī)。按焊接電流的種類(lèi)不同，電焊機(jī)可以分為直流弧焊機(jī)和交流弧焊機(jī)兩類(lèi)。

（五）手工電弧焊工藝1.焊接接頭基本形式和坡口基本形式2.焊縫的分類(lèi)焊接時(shí)，按焊縫的空間位置的不同可分為平焊、橫焊、立焊和仰焊四種3.焊接工藝參數(shù)的選擇焊接工藝參數(shù)又稱(chēng)焊接工藝規(guī)范，是焊接時(shí)為保證焊接質(zhì)量而選定的有關(guān)參量的總稱(chēng)。焊接工藝參數(shù)主要包括焊條類(lèi)型及焊條直徑d、焊接電流I、電弧電壓U、焊接速度v、電弧長(zhǎng)度及焊接層數(shù)等（六）焊縫缺陷產(chǎn)生原因及防止措施1.焊接接頭的組織與性能（1）焊縫的組織與性能（2）熱影響區(qū)及熔合區(qū)的組織和性能2焊縫缺陷產(chǎn)生原因及防止措施焊縫易產(chǎn)生的缺陷種類(lèi)為：氣孔、夾渣、咬邊、熔寬過(guò)大、未焊透、焊瘤、表面成形不良如凸起太高、波紋粗等二埋弧自動(dòng)焊埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒以進(jìn)行焊接的方法。而利用機(jī)械裝置自動(dòng)控制送絲和移動(dòng)電弧的一種埋弧焊方法稱(chēng)為埋弧自動(dòng)焊。它的工作原理是電弧在顆粒狀的焊劑下燃燒，焊絲由送絲機(jī)構(gòu)自動(dòng)送入焊接區(qū)，電弧沿焊接方向的移動(dòng)靠手工操作或機(jī)械自動(dòng)完成。1—焊件；2—焊絲；3—電??；4—熔池；5—熔渣；6—焊劑；7—焊縫；8—焊渣圖2-56

埋弧焊焊縫的形成過(guò)程1—焊接電源；2—控制箱；3—車(chē)架；4—操作盤(pán)；5—焊絲盤(pán)；6—電纜；7—焊劑漏斗；8—焊絲；9—焊劑；10—工件；11—焊縫圖2-57

埋弧焊機(jī)外形圖三氣體保護(hù)電弧焊氣體保護(hù)電弧焊簡(jiǎn)稱(chēng)氣體保護(hù)焊，它是指利用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法。氣體保護(hù)焊利用從噴嘴中噴出的氣流，在電弧周?chē)纬蓺怏w保護(hù)層，將空氣與焊接去隔開(kāi)，以保證焊接過(guò)程的穩(wěn)定，獲得質(zhì)量?jī)?yōu)